[发明专利]一种石英晶体微天平湿度传感器的制备方法及产品

说明书

本发明属于湿度传感器技术领域，并具体公开了一种石英晶体微天平湿度传感器的制备方法及产品，所述方法包括，S1、种子层制备：在石英晶体微天平上沉积一层Cu种子层，用于后续生长超亲水纳米线作为湿敏层材料；S2、湿敏层制备：将沉积有所述Cu种子层的石英晶体微天平水平置于NaOH和(NH₄)₂S₂O₄的混合溶液中，以在所述Cu种子层上生长超亲水Cu(OH)₂纳米线，从而获得石英晶体微天平湿度传感器件。所述产品包括石英晶体微天平、设于所述石英晶体微天平正面和/或反面的种子层以及生长于所述种子层上的纳米线。本发明制备形成的湿度传感器响应速度小于1s，具有高响应性、灵敏度高、重复性好、性能稳定等特点。

技术领域

本发明属于湿度传感器技术领域，更具体地，涉及一种石英晶体微天平湿度传感器的制备方法及产品。

背景技术

传感器技术是一项当今世界迅猛发展起来的高新技术之一，也是当代科学发展的一个重要标志，它与通信技术、计算机技术一起构成信息产业的三大支柱。“没有传感技术就没有现代科学技术”的观点现在己为全世界所公认。科学技术越发达，自动化技术越高，对传感器依赖性就越大。所以，国内外都普遍重视和投入开发各类传感器以及传感技术。

湿度传感器是现代传感技术发展方向之一。世界各国对湿度传感器的研究非常活跃，研究重点之一是开发新型湿度敏感元件，因为新型灵敏度高和适用范围广的湿度敏感元件是实现湿度传感器技术新突破的前提。而敏感元件的性能主要取决于两个重要因素，即构成元件的材料和制备元件的加工技术，因此应用新技术、新材料是研究开发新型湿度敏感元件的重要手段湿度传感器在农业生产、军事活动和气象预测等诸多领域有着广泛的应用。

目前由纳米线制备的湿度传感器包含电学和光学两大类，光学的响应速度快，但制备工艺复杂且费用昂贵。相对而言，电学湿度传感器可靠稳定，制备工艺简单，但是电学湿度传感器目前存在响应速度较慢和精度不够高等缺点。而湿度传感器的响应速度和精度在实际应用过程中至关重要。因此，解决电学湿度传感器的湿敏材料具备高响应性和高精度性能够极大促进湿度传感器的发展与应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种石英晶体微天平湿度传感器的制备方法及产品，采用Cu作为石英晶体微天平的种子层，用以制备超亲水Cu(OH)₂纳米线，作为湿度传感器的湿敏层，并采用溅射工艺精确控制Cu种子层沉积厚度，然后通过控制生长液的浓度控制生成的Cu(OH)₂纳米线的形貌，从而获得具有超亲水特性Cu(OH)₂纳米线，所形成的湿度传感器响应速度小于1s，具有高响应性、稳定性和精确性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种石英晶体微天平湿度传感器的制备方法，包括如下步骤：

S1、种子层制备：在石英晶体微天平上沉积一层Cu种子层，用于后续生长超亲水纳米线作为湿敏层材料；

S2、湿敏层制备：将沉积有所述Cu种子层的石英晶体微天平置于NaOH和(NH₄)₂S₂O₄的混合溶液中，以在所述Cu种子层上生长超亲水Cu(OH)₂纳米线，从而获得石英晶体微天平湿度传感器件。

进一步的，步骤S1中采用磁控溅射的方式对石英晶体微天平进行所述Cu种子层的沉积。

进一步的，其特征在于，所述Cu种子层的沉积厚度为0.025μm～1μm，优选的，所述Cu种子层的沉积厚度为0.2μm。

进一步的，所述Cu种子层为单面或双面。

进一步的，所述磁控溅射为直流模式或射频模式，功率为50W～500W。